Programozás alapjai II. (1. ea) C++

C++ kialakulása

Programozás alapjai II. (1. ea) C++

Veszélyforrások csökkentése

Objektum orientált szemlélet

C+ javítások

C++ kialakulása, nem OO újdonságok:

OOP elemek

Szeberényi Imre BME IIT

C++

<[email protected]>

A fejlődés során jelentős kölcsönhatások voltak a C és a C++ között

M Ű E GY E T E M 1 7 82 C++ programozási nyelv

© BME-IIT Sz.I.

2017.02.07.

- 1C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.

C és C++változatai

C és C++ viszonya

C++03 C++

preprocesszor

C w. classes

preprocesszor buta C C könyvtár

C++11

C++98

1979

1985

1990

C++0x 1998

2003

C++14 2010 2011

okos C 1972

C könyvtár

C++ könyvtár

1978

C K&R C

C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.

2017.02.07.

- 3-

1989

198 3

2007

C99

ANSI C


C1X

2017.02.07.

- 4-

C99 • változók és a kód keverése (for fejében is)

• A tárgy a 2003-ban elfogadott C++ nyelvet használja az OO paradigmák bemutatásához eszközként. • Ezt tanítja és ezt kéri számon, de lehet az újabb változatok elemeit használni háziban, zh-ban.

for (int i = 1; i < 12; i++) ….

• // comment, const, enum, inline • változó hosszúságú tömb (függvényben) void f(int b) { int c[b]; // változó méretű tömb }

• A teljes C++11 azonban lényegesen bonyolultabb, amit másik tárgy keretében lehet megismerni. • Bjarne Stroustrup: „C++11 feels like a new language”

• új típusok (pl. long long, double _Complex) • Pontosabb specifikáció pl: -3/5 = 0 -3%5= -3 // C89-ben lehetne -1 és +2

http://www.stroustrup.com/C++11FAQ.html

2017.02.07.

1999

C90

C++11, C++14, C++17?


- 2-

2017.02.07.

- 5-


2017.02.07.

- 6-

Általános kódolási tanácsok (ism)

Mi történik, ha x > 2.3 ?

• Olvasható legyen a kód, ne trükkös! • Mellékhatásoktól tartózkodni! • Nem triviális szintaxist kerülni, akkor is, ha a C nyelv szerint az egyértelmű (a+++b) • Nem feltétlenül kell haragudni a break-re és a continue-ra! Óra végén látni fogjuk, hogy C++-ban még a „goto”-t is gyakran használjuk (bár nem így hívjuk).


while (i < 12 && q != 0 && k > 87 && u < 3) { ................................... if (x > 2.3) q = 0; .................................. } while (i < 12 && k > 87 && u < 3) { ................................... if (x > 2.3) break; ................................... } - 7-

2017.02.07.


Általános kódolási tanácsok/2

2017.02.07.

- 8-

Általános kódolási tanácsok/2

• Makrókat kerüljük, ha lehet #define MAX(a,b) a > b ? a : b int a1 = 1; int x = MAX(a1&7, 3); // x = ???

• Memória foglalás: ki foglal és ki szabadít? char *valami(char *); // lefoglal? Mit csinál? • Ha foglal, kinek kell felszabadítani ? • Oda kell írni kommentbe! • Összetartozó adatok struktúrába • Konstansok, enum • Style guide betartása (pl. google-styleguide)

#define MAX(a,b) (a) > (b) ? a : b

http://google-styleguide.googlecode.com/svn/trunk/cppguide.html

A lényeg a következetességen van! C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.

- 9-

2017.02.07.


C++ újdonságok, bővítések

2017.02.07.

- 10 -

Típusok

• Struktúranév típussá válik • Csak preprocesszorral megoldható dolgok nyelvi szintre emelése (const, enum, inline) • Kötelező prototípus, névterek • Referencia, cím szerinti paraméterátadás • Többarcú függvények (overload) • Alapértelmezésű (default) argumentumok • Dinamikus memória nyelvi szint. (new, delete) • Változó definíció bárhol C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.

2017.02.07.

- 11 -

• • • • • • • •

logikai char egész felsorolás valós mutató referencia void

integrális aritmetikai

• összetett adatszerkezetek (tömb struktúra) és osztályok

skalár


2017.02.07.

- 12 -

Aritmetikai és logikai konverzió

Logikai típus (új típus) bool false true aritmetikai bool automatikus típuskonverzió, ahogyan a C-ben megszoktuk.

Aritmetikai típus értékkészlete

bool

0 = hamis, a többi = igaz

0 vagy 1

bool b1, b2, b3; int i; b1 = true; b2 = 3; i = b2; b3 = false; (b2 == true, i == 1) C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.

2017.02.07.

- 13 -


Struktúra név típussá válik struct Komplex { float re; float im; }; srtruct Lista_elem { int i; Lista_elem *kov; }; C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.

- 14 -

Konstans (ism) #define PI 3.14 helyett const float PI = 3.14;

C++-ban a név típus értékű

const: Típusmódosító amely megtiltja az objektum átírását (fordító nem engedi, hogy balértékként szerepeljen)

önhivatkozó struktúránál kényelmes

Mutatók esetén: const char * p; //p által címzett terület nem módosítható char const * p; // ua. char * const q; //q-t nem lehet megváltoztatni

2017.02.07.

- 15 -

Két trükkös próbálkozás


2017.02.07.

- 16 -

Felsorolás típus (szigorúbb lett) enum Szinek { típus piros, sarga, zold = 4 }; Szigorúbb ellenőrzés, mint az ANSI C-ben. Pl:

const int x = 3; int *px = &x; *px = 4;

fordítási hiba

void f(int *i) { *i = 4; } const int x = 3; f(&x);


2017.02.07.

2017.02.07.

Szinek jelzo; jelzo = 4; jelzo = Szinek(8); - 17 -


nincs hiba, de meghatározatlan érték létrehozása 2017.02.07.

- 18 -

Prototípus kötelező

Miért baj ha elmarad?

Előrehivatkozáskor kötelező

a függvényt hívó rész double z=sqrt(2);

Tipikus C hiba: double z = sqrt(2);

C feltételezi, hogy int

2017.02.07.

- 19 -

float-ra mutató pointer


ip = &i; fp = &f; 2017.02.07.



- 21 -

float f;

i cime int *ip; float *fp;

Memória


2017.02.07.

- 22 -

Változó paraméter (ism.)

• A paraméterek nem változhatnak meg, mivel azok értéke adódik át. • Azok eredeti tartalma az eredeti helyen megmarad. • A függvény csak a függvényértéken keresztül tud a külvilágnak eredményt szolgáltatni. (Ez sokszor kevés.) 2017.02.07.

- 20 -

*ip = 13; 13

cím

változó

függvény fv.érték

érték fv.érték

függvény

2017.02.07.

int i;

ip = &i

Értékparaméter (ism.) változó v. konstans

double

x . . return res; ...}

Indirekció (ism.)

• Minden változó és függvény memóriában levő helye (címe) képezhető. (pl: &valtozo) • Ez a cím ún. pointerben vagy mutatóban tárolható. • A pointer egy olyan típus, amelynek az értékkészlete cím, és mindig egy meghatározott típusú objektumra mutat. int-re mutató pointer

double

regiszter

int

Mutatók és címek (ism.)

int i, *ip; float f, *fp;

verem

int

(double) kellene


a hívott függvény double sqrt(double x) {

- 23 -

• A paraméter címe adódik át, így annak tartalma felhasználható, de • meg is változtatható. • A magas szintű nyelvek elfedik ezt a trükköt. Sem az aktuális paraméterek átadásakor, sem a formális paraméterekre való hivatkozáskor nem kell jelölni. • Csupán a paraméter jellegét (változó) kell megadni.


2017.02.07.

- 24 -

Referencia (új típus)

Változó paraméter referenciával

Referencia: alternatív név tipus&

C: void inc(int *a) { (*a)++; } könnyen int x = 2; lemarad inc(&x);

int i = 1; int& r = i; // kötelező inicializálni, mert // valójában egy cím int x = r; // x = 1; r = 2; // i = 2; C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.

2017.02.07.

- 25 -


Példa: összeg és négyzetösszeg

2017.02.07.

– skalár – struct

• cím szerint (tömb, változtatni kell, hatékonyság) – típus& – típus*

• Pointer paraméter és a változtatandó paraméter szétválik. - 27 -

int x; … int& f( ) { return x; } … main( ) { f( ) = 5; f( )++; f( ) = f( ) + 2; }

struct Data { double dx[1000]; int px[2000]; } d;



2017.02.07.

- 28 -

Függvényhívás mint balérték

• Pointer, referencia + const használatával a hozzáférés jól szabályozható:

f1(Data); f2(const Data* ); f3(const Data&); f4(Data*); f5(Data&);

- 26 -

• érték szerint

Paraméterátadás /2

void void void void void

2017.02.07.

Paraméterátadás

// int ad(int a, int b, int *no)… int ad(int a, int b, int& no) { no = a*a + b*b; return a+b; } int main() { int x, y, z; y = 5; x = ad(4, y, z); } C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.

C++: void inc(int &a) { a++; nem kell } jelölni a int x = 2; címképzést híváskor inc(x);

// f1(d); értékparaméter // f2(&d); nem változhat // f3(d); nem változhat // f4(&d); változhat // f2(d); változhat

2017.02.07.

- 29 -


f() egy alternatív nevet szolgáltat!

2017.02.07.

- 30 -

Inline

Függvény overload

#define max(a,b) (a) > (b) ? a : b

x = 8, y = 1; x = max(x++, y++); x,y = ? inline int max(int a, int b) { return(a > b ? a: b); } Nincs trükk. Pontosan úgy viselkedik, mint a függvény, de a hívás helyére kell beilleszteni a kódot (lehetőleg). C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.

2017.02.07.

- 31 -

Függvény argumentumok

2017.02.07.

double f = max(1.2, 0.2);

Többarcú függvények C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.

2017.02.07.

- 32 -

– int a; float alma; – de: int fv(int x); - nem definició

• A típus nem hagyható el ! • Több deklaráció is lehet, – extern int error; – extern int error;

• Definició csak egy! - 33 -


2017.02.07.

- 34 -

Deklarációk feltételben és ciklusban if (double d = fx(y)) { cout << d; } else { d = 21.2; cout << d; }

y = 12; … int z = 3; // és egyből inicializáljuk for (int i = 0; i < 10; i++) { élettartam, hatókör z += i; u.a, mint a C-ben int k = i – 1; y *= k; i, és k itt már nem létezik ! }

2017.02.07.

double max(double a, double b) { return(a > b ? a: b); }

• A deklarációs pont továbbra is legtöbbször definició is:

Ott deklaráljunk, ahol használjuk


int x = max(1, 2);

Deklaráció és definíció

• Konvertert írunk, ami tetszőleges számrendszerbe tud konvertálni. A fv. a számrendszer alapját paraméterként kapja. char *int2Ascii(int i, int base = 10); Csak az argumentumlista végén lehetnek default argumentumok, akár több is. • f(), f(void) - nincs paraméter • f(...) - nem kell ellenőrizni • f(int a, int) - nem fogjuk használni C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.

int max(int a, int b) { return(a > b ? a: b); }

- 35 -


for (int i = 10; i--;) cout << i; while (cin >> ch) { cout << ch; }

2017.02.07.

- 36 -

Névterek, scope operátor

using direktíva

• A moduláris programozás támogatására külön névterületeket definiálhatunk. • Ez ebben levő nevekre (azonosítókra) a hatókör (scope) operátorral (::), vagy a using namespace direktívával hivatkozhatunk. namespace nevterem { int alma; float fv(int i); char *nev; }

A using namespace direktívával a teljes névteret, vagy annak egy részét láthatóvá tehetjük: using namespace nevterem; alma = 8; float f = fv(3);

nevterem::alma = 12; float f = nevterem::fv(5);

using nevterem::alma; using nevterem::fv; alma = 8; float f = fv(3); nevterem::nev = "Dr. Bubo";

using namespace nevterem; alma = 8; float f = fv(3);


2017.02.07.

- 37 -

Név nélküli névtér

- 38 -

• A névterek egymásba ágyazhatók. • Egy létező névterhez egy újabb nevet rendelhetünk (rövidítés).

namespace { // nincs neve void solveTheProblem() { …. } … } // névtér vége int main() { solveTheProblem(); …

namespace kis_nevterem { namespace belso_terem { int fontos; } } namespace bent = ::kis_nevterem::belso_terem; bent::fontos = 8;

2017.02.07.

- 39 -


Az std névtér

2017.02.07.

- 40 -

standard I/O, iostream

• Standard függvények konstansok és objektumok névtere. Ebben van standard az I/O is. • Az egyszerű példákban kinyitjuk az egész névteret az egyszerűbb írásmód miatt: using namespace std; • Komoly programokban ez nem célszerű. • Header-ben pedig soha ne tegyük! C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.

2017.02.07.

Névterek egymásba ágyazása, alias

Biztosítani akarjuk, hogy egy kódrészlet csak az adott fájlból legyen elérhető. Névütközés biztosan nem lesz.



2017.02.07.

• cin • cout • cerr

iostream, iostream.h

Az "új" változatot illik használni! (névtér, wchar_t,...)

#include int main() { int a, b; std::cin >> a >> b; std::cout << "a+b=" << a + b << std::endl; return 0; } - 41 -


2017.02.07.

- 42 -

Miért iostream ?

Ezek új operátorok? • Nem új operatorok! A már ismert << és >> operatorok felüldefiniálása. • Az operatorok a C++ -ban függvények a függvények pedig többarcúak.

C-ben ezt írtuk: printf("i=%d j=%d\n", i, j); C++-ban ezt kell: cout << "i = " << i << " j=" << j << endl; Kinek jó ez ?

ostream& operator<<(ostream& os, int i); ostream& operator<<(ostream& os, double d); istream& operator>>(istream& is, int& i); … Részletek később!

• A printf, scanf nem biztonságos! Nem lehet ellenőrizni a paraméterek típusát. • A printf, scanf nem bővíthető új típussal. • Lehet vegyesen ? (sync_with_stdio()) C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.

2017.02.07.

- 43 -

Lanc *p; p = new Lanc; .... delete p;

2017.02.07.

- 45 -

Mi van, ha elfogy a memória ?


2017.02.07.

- 46 -

Kivételkezelés

void OutOfMem() { cerr << "Gáz van\n"; exit(1); } int main() { set_new_handler(OutOfMem); double p* = new double; .... C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.

- 44 -

C: malloc(), free(), realloc() • C++-ban is használható de csak nagyon körültekintően, ugyanis nem hívódik meg a megfelelő konstruktor ill. destruktor. Ezért inkább ne is használjuk. C++ (operátor): new, delete, new[], delete[] • Figyeljünk oda, hogy a tömböket mindig a delete[] operátorral szabadítsuk fel. C++: nincs realloc()-nak megfelelő.

Tömb: int *p; p = new int[10]; delete[] p;


2017.02.07.

Dinamikus memória /2

Dinamikus memória #include <malloc.h> .... struct Lanc *p; p = malloc(sizeof(Lanc)); if (p == NULL) .... free( p );


• Hibák kezelése gyakran nem a hiba keletkezésének helyén történik. (Legtöbbször nem tudjuk, hogy mit kell tenni. megállni, kiírni valami csúnyát, stb.) • C++ típusorientát kivételkezelése: – figyelendő kódrészlet kijelölése (try) – kivétel továbbítása (throw) – esemény lekezelése (catch)

2017.02.07.

- 47 -


2017.02.07.

- 48 -

Kivételkezelés = globális goto

Kivétel2

Kivételkezelés/2 try { ..... Kritikus művelet1 if (hiba) throw kifejezés_tip1; ..... Kritikus művelet2 if (hiba) throw kifejezés_tip2; } catch (típus1 param) { ..... Kivételkezelés1 } catch (típus2 param) { ..... Kivételkezelés2 } A hiba tetszőleges mélységben (a ... további utasítások try blokkból hívott függvények

Kivétel1

Kritikus műveletek

További műv.

C: setjmp( ) longjmp( )

belsejében) is keletkezhet. C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.

2017.02.07.

- 49 -

Kivételkezelés példa Hiba észlelése

double osztas(int y) { if (y == 0) throw "Osztas nullaval"; return((5.0/y); }

- 50 -

#include using namespace std; // csak az egyszerűbb írás miatt int main() { long db = 0; try { while(true) { double *p = new double[1022]; db++; } } catch (bad_alloc) { cerr << "Gaz van" << endl; } cerr << "Ennyi new sikerult:" << db << endl; return(0); }

A típus azonosít

2017.02.07.

- 51 -

Futási példa az ural2-n ural2:~$ cp ~szebi/proga2/mem_alloc.cpp . ural2:~$ g++ -static mem_alloc.cpp -o mem_alloc ural2:~$ ( ulimit -d 24; ./mem_alloc )

# A –static azért kell, hogy a betöltésnél ne legyen szükség # extra loader-re, ami extra memóriát használ. # A zárójel azért kell, hogy új shell induljon.


2017.02.07.

Kivételkezelés a memóriára

int main() Kritikus szakasz { try { cout << "5/2 =" << osztas(2) << endl; cout << "5/0 =" << osztas(0) << endl; } catch (const char *p) { cout << p << endl; Kivétel kez. } } C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.


2017.02.07.

- 53 -


2017.02.07.

- 52 -

Programozás alapjai II. (1. ea) C++

Recommend Documents